[发明专利]一种利用液爆控制悬臂梁顶板垮落的方法

说明书

一种利用液爆控制悬臂梁顶板垮落的方法，属于采矿工程矿山压力与岩层控制技术领域，可解决煤矿井下长壁回采工作面回采后沿采场周边顶板形成悬臂岩体梁难以垮落的问题。本发明是通过在顶板悬臂岩体梁按预设计断裂线布置钻孔，钻孔内安置液爆管（管状橡胶囊）注入高压乳化液膨胀做功，高压乳化液的循环脉动压力形成脉动“捶击力”，使顶板岩体按设计顶板断裂线形成断裂缝，属于抽伸作用原理，从而使顶板岩体沿断裂缝断裂失稳垮落，达到强制切断悬臂梁传导应力之目的。本发明装置结构简单、安装方便、安全可靠，可广泛推广。

技术领域

本发明属于采矿工程矿山压力与岩层控制技术领域，具体涉及一种利用液爆控制悬臂梁顶板垮落的方法。

背景技术

煤矿井下长壁回采工作面回采后，沿采场周边顶板垮落带（层）形成悬臂岩体梁，其重力及上覆岩层应力通过悬臂梁传导作用在采场周边形成应力集中带，对采场周边的采掘活动带来极大危害。通常采用增大煤柱的方法加以解决但易造成资源损失。目前多采用切顶卸压的方法切断悬臂梁，阻断应力传导。回采工作垮落带若为坚硬顶板岩层时极易形成大面积垂悬顶，易发生整体垮落，造成灾难性事件，需要采取强制放顶的方法得以解决。放顶煤综采工作面在初次顶板来压之前不能进行放顶煤作业，造成资源损失，仍需采用强制放顶得以解决。为了切实有效的避免安全事故，需要安全可靠、效果更佳的解决方法。

现阶段控制悬臂梁顶板垮落的方法主要有炸药爆破法和水压致裂法。聚能管炸药超前预裂爆破与水压超前预裂均在原岩体中进行。炸药预裂爆破为瞬时做功，作用能量要在克服岩体的抗压强度之后才能产生裂隙，而且所形成的裂隙不完整，只是由于形成了部分裂隙，削弱了岩体断裂面（设计断裂线）的完整性和整体抗压强度。炸药爆炸使用双向聚能管，在爆破瞬间沿聚能穴产生爆炸能量切线切割岩体产生切缝，因能量不足而需缩小爆破孔间距，否则切缝切不通，且若未达到效果则需要重新布置钻孔，补充爆破。聚能管的安装精度要求高，双向聚能管安装时必须与设计切顶线一致，且聚能管需逐根对接送入，最后炮泥封孔，安装工序繁琐。切顶卸压爆破孔的高度要大于顶板冒落带的高度，而在高瓦斯矿井使用炸药爆破则需要采取防治瓦斯相应措施；水压预裂在形成部分裂隙后，采用保压注水克服岩体的抗剪切强度加宽加深裂隙，一旦形成通道注水压力就消失，其作用力随之消失。且水压预裂在施工钻孔时需使用特制钻头，在孔内进行横向切槽，同时还需配高压力水泵监测设备，施工复杂，投入费用高。

发明内容

本发明针对工作面采场周边顶板形成悬臂岩体梁难以垮落的问题，提供一种利用液爆控制悬臂梁顶板垮落的方法。

本发明采用如下技术方案：

一种利用液爆控制悬臂梁顶板垮落的方法，包括如下步骤：

第一步，在回采工作面端头回采巷道顶板按照设计断裂线布置施工钻孔，并使用静压水自孔底向孔口反复冲洗，孔内不得残留岩渣，以防扎破液爆管；

第二步，将液爆管送入钻孔内，液爆管的一端顶死钻孔底部，液爆管的另一端连接液爆注液管，液爆注液管伸出钻孔孔口；

第三步，将封孔管送入钻孔内，封孔管的一端顶死液爆管设有液爆注液管的一端，封孔管的另一端连接封孔注液管，封孔注液管伸出钻孔孔口；

第四步，液爆注液管和封孔注液管与乳化液泵站的注液管连接，先给封孔管注入高压乳化液，达到设计压力后关闭封孔管的注液阀门，封孔管注入高压乳化液膨胀后压住液爆注液管，封孔管的端部顶住液爆管，阻止液爆管伸长或破损崩出；

第五步，打开液爆管的注液阀门，向液爆管内注入高压乳化液，达到设计压力后关闭液爆管的注液阀门；

第六步，高压乳化液膨胀做功，高压乳化液的循环脉动压力形成脉动“捶击力”，由膨胀与锤击力共同产生撞楔作用克服岩体的抗拉强度，形成断裂缝，顶板岩体沿断裂缝断裂失稳垮落，达到强制切断悬臂梁传导应力之目的。

第一步中所述钻孔布置在工作面后方悬臂梁顶板，钻孔方向与顶板夹角为60°，向远离工作面的方向倾斜。